[发明专利]转角侧铣加工轨迹快速生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CAD/CAPP/CAM技术领域，尤其是一种数控加工方法，具体地说是一种飞机结构件转角侧铣加工轨迹快速生成方法。

背景技术

飞机结构件是飞机的主要承力构件，包含框、梁、壁板等结构类型，由于飞机结构件加工质量要求高，加工周期短，主要在高档数控机床上进行数控加工。我国航空制造企业通过多年的技术改造，引进和研制了大量高价值、高使用成本的数控机床和配套设备，但设备的总体利用率不足40%，其主要原因之一就是数控编程的效率低，对于大型整体结构件，其编程时间与机床加工时间的比例达到了7:1，造成了机床能力的长时间浪费。

目前飞机结构件数控加工编程工作主要在一些商品化CAM平台上进行，如法国达索公司的CATIA，西门子的UG NX，PTC的Pro/E等。使用这些软件进行加工程序的编制时，需要人工点选大量的几何元素构造加工区域，人工设置大量加工参数，编程的工作量非常大，尤其是飞机结构件具有尺寸大，加工流程多的特点，这一编程方式非常消耗时间；另外，为减小飞机的起飞重量，在保证零件结构强度的前提下，飞机结构件通常采用等强度设计，因此在零件中形成了大量复杂加工区域，如深窄槽、闭角槽等，这些结构的加工区域无法从零件中直接获取，需要人工计算并创建辅助几何构建加工区域，难度高、工作量大，也是影响飞机结构件数控编程的重要原因之一；再者，人工编程时，由于个人疏忽、经验不足等人为因素使编程质量的稳定性较差，后期需要结合大量仿真工作进行程序优化，并且导致编程规范性不足，影响知识的积累。

目前另外一种编程方式是基于特征的自动数控编程方式，该方法通过自动识别零件中的特征信息，自动构造加工区域和选取参数，实现加工程序的自动生成，但目前这项技术并没有得到广泛应用。首先，特征识别技术难以覆盖到所有零件特征的自动识别，尤其是飞机结构件这种结构复杂的零件，经常出现无法识别、识别不完整和识别错误的情况，由于识别结果的质量低造成了编程的质量低，后期仍然需要进行大量的人工修补工作，编程效率的总体提升度不高。其次，基于特征的自动数控编程强调整体自动化，过程中无人工干预，往往难以体现工程人员合理的主观需求，因此灵活性较差。

发明内容

本发明的目的是针对利用现有的编程方式进行飞机结构件转角侧铣加工编程时效率低、质量差、灵活性不足等问题，发明一种转角侧铣加工轨迹快速生成方法。

本发明首先在CAM系统中通过鼠标点选零件模型中需要生成刀轨的转角面，以所选转角面为种子面，自动构建所选转角面侧铣加工的加工区域，然后根据工艺数据库中的数据，采用自动生成及人工输入相结合的方法得到所选转角的加工工艺信息，自动计算加工轨迹。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种转角侧铣加工轨迹快速生成方法，其特征在于步骤如下：

（1）在CAM环境下，通过鼠标点选待加工的转角面，得到一个转角面列；

（2）以所选转角面为种子面，自动构建转角侧铣加工区域；

（3）根据工艺数据库中的数据，采用自动和人工相结合的方法，进行加工工艺决策，得到所选转角的加工工艺方案；

（4）根据加工工艺方案选定CAM系统相应类型的加工操作，并将加工区域与加工参数自动赋与加工操作进行刀轨计算。

待加工的转角面通过鼠标点击模型中的转角面来获取，同时支持单个转角面和多个转角面的选取，转角面的选取不受转角的位置及属性影响，由操作人员根据实际需要自由决定。

转角面侧铣加工区域自动构建方法主要包含如下内容：

1）分别以所选转角面列中的转角面为种子面，对其进行连接面拓展，得到每个转角面相对应的连接面列，获得每个相连面与转角面的连接属性，其流程如图2所示：

①设置参考平面F，提取F上指向材料外部的法向量n。以转角面为种子面，提取出转角面的所有边作为种子边；

②根据每个种子边找到相应与种子面相邻的面，将这些相邻的面存放于面列C₀中，并求出C₀中每个面与转角面所成的边角度和面角度，其中边角度表示的是面与面的过渡关系，面角度表示的是面与面的位置关系，相应的计算方法如图3所示，其中若面角度小于180度则视两相邻面为凹连接，否则为凸连接。

2）在得到转角面的连接面列之后，根据以下转角面加工区域判定规则或构造方法，自动创建转角侧铣加工区域。转角侧铣加工区域包括：转角面C，加工起始面CS，加工终止面CE，顶面T，底面B，底角面CB（可以为空），如图4所示。其中转角面C由鼠标点选得到。